Charge de travail du pilote : comment la mesurer objectivement

Qu’appelle-t-on charge de travail en aviation ?

La charge de travail désigne l’ensemble des efforts, mentaux et physiques, qu’une phase de vol exige du pilote. Elle dépend de la situation (météo, trafic, panne), mais aussi de l’expérience et de l’état du pilote.

La réglementation américaine de certification des avions de transport la décrit à travers les fonctions de l’équipage : contrôle de la trajectoire, anticollision, navigation, communications, gestion des systèmes et prise de décision. Elle retient notamment le degré et la durée de l’effort mental et physique concentré ^[6]. En revanche, elle ne prescrit aucune mesure physiologique ^[6].

Les mesures subjectives : le NASA-TLX

Le NASA-TLX a été construit par la NASA à partir de 16 expériences, dont des simulations aéronautiques. Il combine six dimensions : exigence mentale, exigence physique, pression temporelle, performance perçue, effort et frustration ^[1].

Il reste la référence parce qu’il est simple, rapide et comparable d’une étude à l’autre. Sa limite tient à sa nature : il est rempli après la tâche. Il dépend de la mémoire du pilote et ne dit pas à quel moment précis la charge a culminé.

Les mesures physiologiques

Les signaux du corps permettent de suivre la charge en continu, sans interrompre le vol. Une revue systématique de 58 études a passé en revue les mesures cardiaques, respiratoires, cutanées, tensionnelles et oculaires. Sa conclusion est nette : ces mesures sont sensibles à la charge, mais aucune ne permet à elle seule de la discriminer clairement ^[2].

Une revue plus récente, consacrée aux pilotes et fondée sur 29 études, montre que la fréquence cardiaque réagit plus nettement à la charge que les indices de variabilité cardiaque, dont les résultats restent inconstants ^[3]. Beaucoup de ces études comptaient 10 participants ou moins, et la plupart ont été menées en simulateur ^[3].

L’EEG : ce que dit la recherche

L’EEG enregistre directement l’activité électrique du cerveau. Une revue consacrée aux pilotes et aux conducteurs rapporte que la charge mentale élevée s’accompagne d’une hausse de l’activité thêta et d’une baisse de l’alpha ^[4]. Les systèmes de détection de l’état mental atteignent une précision de l’ordre de 90 % en analyse après coup, mais la détection en direct reste difficile ^[4].

Une méta-analyse de 2022, qui intègre des tâches de simulation aéronautique, confirme que la puissance thêta en région frontale est l’indice EEG le plus robuste de la charge cognitive ^[5].

Pourquoi combiner les mesures

Chaque mesure a ses angles morts. Le questionnaire dit ce que le pilote a ressenti, pas quand. Le cœur réagit à la charge, mais aussi à l’effort physique, au stress et à la respiration. L’EEG est proche de l’activité mentale, mais sensible aux artefacts.

Deux signaux indépendants qui évoluent ensemble au même instant sont bien plus difficiles à contester qu’un chiffre isolé. C’est l’approche de SPARK AERO : lire la charge de travail dans le signal cérébral, en même temps que les mouvements de balayage de la tête et les événements du vol, sur une seule ligne de temps. En simulateur, où les scénarios et les pannes se rejouent, cela permet de comparer les séances et de suivre la progression d’un élève.

Limites et précautions

• La plupart des études sont menées en simulateur, et souvent sur de petits effectifs ^[3].
• Les indices de variabilité cardiaque sont influencés par la respiration, ce qui brouille leur interprétation ^[3].
• Les résultats de recherche décrivent des moyennes de groupe : le suivi d’un pilote suppose de rapporter chaque mesure à sa propre référence.
• Aucune mesure physiologique n’est aujourd’hui exigée par la réglementation de certification ^[6].